(57)【要約】【課題】排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両であっても、パティキュレートとＮＯxとの同時低減を実現し得るようにする。【解決手段】各流路１２の入口側を目封じしている栓体１３を入側端面から所要長さだけ流路１２奥側へ入り込んだ位置に配置し且つ少なくとも入口側の栓体１３の配置位置から入側端面までの前方部分に酸化触媒１１ａを担持せしめた奥栓式のパティキュレートフィルタ１１を排気管９の途中に介装し、そのパティキュレートフィルタ１１の前段に低排気温度条件で排気ガス７中のＮＯxと炭化水素を同時吸着し且つその吸着したＮＯx中のＮＯ2を前記炭化水素の酸化生成物である亜酸化炭化水素と反応させて還元浄化するＮＯx吸着触媒１６を装備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各流路の入口側を目封じしている栓体を入側端面から所要長さだけ流路奥側へ入り込んだ位置に配置し且つ少なくとも入口側の栓体の配置位置から入側端面までの前方部分に酸化触媒を担持せしめた奥栓式のパティキュレートフィルタを排気管の途中に介装し、そのパティキュレートフィルタの前段に低排気温度条件で排気ガス中のＮＯxと炭化水素を同時吸着し且つその吸着したＮＯx中のＮＯ2を前記炭化水素の酸化生成物である亜酸化炭化水素と反応させて還元浄化するＮＯx吸着触媒を装備したことを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】
ＮＯx吸着触媒に三元触媒を粒状に散在せしめたことを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
ＮＯx吸着触媒の出側端面付近の所要範囲に三元触媒を担持せしめたことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
パティキュレートフィルタの入側端面付近の所要範囲に三元触媒を担持せしめたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段を備えたことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策としては、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが従来より行われている。
【０００３】
この種のパティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造を成し、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出される一方、排気ガス中のパティキュレートが多孔質薄壁の内側表面に捕集されるようになっている。
【０００４】
ただし、ディーゼルエンジンの排気浄化を図る場合、前述のように排気ガス中のパティキュレートを除去するだけでは十分ではなく、排気ガス中に含まれるＮＯx（窒素酸化物）についても除去する必要があるので、パティキュレートフィルタとＮＯx吸蔵還元触媒とを併用してパティキュレートとＮＯxの同時低減化を図ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、ＮＯx吸蔵還元触媒とは、排気空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し、排気ガス中のＯ2濃度が低下した時に未燃の炭化水素やＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を備えたものであり、一般的には、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ等のアルカリ金属や、Ｂａ等のアルカリ土類金属をＮＯx吸蔵材としてＰｔ等の貴金属原料と共にシリカ等の多孔質材を担持せしめたものが知られている。
【０００６】
斯かるＮＯx吸蔵還元触媒においては、ＮＯxの吸蔵量が増大して飽和量に達してしまうと、それ以上のＮＯxを吸蔵できなくなるため、定期的にＮＯx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスのＯ2濃度を低下させてＮＯxを分解放出させる必要があり、例えば、ＮＯx吸蔵還元触媒をディーゼルエンジンに適用する場合には、機関をリッチ空燃比で運転することが困難であるため、ＮＯx吸蔵還元触媒の上流側の排気管内にインジェクタ等を介し燃料（炭化水素）を還元剤として直接添加するようにしている。
【０００７】
他方、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレート（主として煤分）は、ＮＯxがＮＯx吸蔵還元触媒に吸蔵される際や吸蔵ＮＯxが還元される際に生ずる活性酸素により酸化浄化（燃焼除去）されることになる。
【特許文献１】特開２００４−１７６６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この種のＮＯx吸蔵還元触媒においては、必要な触媒活性が得られる活性温度域があり、この活性温度域の下限温度（約１５０℃程度）を下まわるような低い排気温度での運転状態（一般的に低負荷運転領域に排気温度が低い領域が拡がっている）が続くと、ＮＯx吸蔵還元触媒によるＮＯx低減効果が殆ど得られないという問題があり、例えば、都市部の路線バス等のように渋滞路ばかりを走行するようなアイドリング主体の運行形態の車両では、必要な下限温度以上での運転が長く継続しないため、いくらパティキュレートフィルタにＮＯx吸蔵還元触媒を併用しても、パティキュレートとＮＯxの同時低減化を図ることが難しかった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両であっても、パティキュレートとＮＯxとの同時低減を実現し得るようにした排気浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、各流路の入口側を目封じしている栓体を入側端面から所要長さだけ流路奥側へ入り込んだ位置に配置し且つ少なくとも入口側の栓体の配置位置から入側端面までの前方部分に酸化触媒を担持せしめた奥栓式のパティキュレートフィルタを排気管の途中に介装し、そのパティキュレートフィルタの前段に低排気温度条件で排気ガス中のＮＯxと炭化水素を同時吸着し且つその吸着したＮＯx中のＮＯ2を前記炭化水素の酸化生成物である亜酸化炭化水素と反応させて還元浄化するＮＯx吸着触媒を装備したことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【００１１】
而して、このようにすれば、排気温度が低い運転状態で排気ガス中のＮＯxと炭化水素がＮＯx吸着触媒に同時吸着され、その吸着された炭化水素が低排気温度条件下で緩慢に排気ガス中の酸素と反応して亜酸化炭化水素となり（排気温度が高い条件下では炭化水素が燃焼してしまう）、前記ＮＯx吸着触媒に吸着されているＮＯx中のＮＯ2が前記亜酸化炭化水素と反応して還元浄化される。
【００１２】
また、吸着中に炭化水素の亜酸化炭化水素への酸化反応熱に助勢されてＮＯからＮＯ2への酸化反応も局部的に促されるため、吸着中に新たにＮＯからＮＯ2となったものも亜酸化炭化水素と反応して還元浄化されることになり、ＮＯx吸着触媒に吸着されたＮＯxのうちの約３０％程度が還元浄化されて低減される。
【００１３】
即ち、排気温度が低い運転状態にあっては、炭化水素の濃度が相対的に高い状態となっているため、ＮＯx吸着触媒にはＮＯxだけでなく炭化水素も一緒に吸着されることになり、しかも、排気ガスの流量やＮＯx濃度が共に低い状態となっているため、前述の如き緩慢な反応を主体としたＮＯxの還元浄化作用でも有効なＮＯx低減効果が得られることになる。
【００１４】
他方、亜酸化炭化水素により還元浄化されないままＮＯx吸着触媒に残るＮＯxは、停止状態から加速発進するような排気温度の高い運転状態を迎えることで放出されることになるが、その一部が直後のパティキュレートフィルタの前方部分における酸化触媒で酸化されてＮＯ2となるので、ここで新たに生成されたＮＯ2が前記ＮＯx吸着触媒から残余のＮＯxと共に放出された亜酸化炭化水素と更に反応して還元浄化される。
【００１５】
また、酸化触媒の直後のパティキュレートフィルタにおいては、排気温度条件と無関係にパティキレートが捕集されていくため、パティキュレートとＮＯxの同時低減化が図られることになる。
【００１６】
更に、本発明においては、ＮＯx吸着触媒に三元触媒を粒状に散在せしめたり、ＮＯx吸着触媒の出側端面付近の所要範囲に三元触媒を担持せしめたり、パティキュレートフィルタの入側端面付近の所要範囲に三元触媒を担持せしめたりすることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、排気温度の高い運転状態を迎えることでＮＯx吸着触媒から放出された残余のＮＯxが、一緒に放出された炭化水素や排気ガス中のＣＯと反応し、ＮＯxの酸素が炭化水素やＣＯの酸化に使用されてＮＯxが窒素に還元され、炭化水素とＣＯは酸化反応により無害な水と炭酸ガスとなる。
【００１８】
尚、この種の三元触媒は、少なくともλ１．１以下程度の空気過剰率の極めて低い雰囲気下でないと有効に機能しないため、一般的にはガソリンエンジン（ガソリンエンジンの排気ガスは空気過剰率が低い）にしか適用されてこなかった。
【００１９】
しかしながら、仮に排気ガスの発生源である内燃機関がディーゼルエンジン（ディーゼルエンジンの排気ガスは空気過剰率が高い）であったとしても、近年におけるディーゼルエンジンは厳しい排気ガス規制に対応するべく多量の排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を行うようになってきており、ディーゼルエンジンの排気ガスの空気過剰率はガソリンエンジンに近づいてきているのが実情である。
【００２０】
しかも、ここで想定されているような停止状態から加速発進して排気温度の高い運転状態を迎えるケースでは、ＥＧＲ過多の状況に近づいて低λ状態になり易いため、ディーゼルエンジンにも適用し得る余地が十分にあり、例えば、必要に応じて三元触媒にセリア等のＯ2ストレージ剤を一緒に担持させてλ１．０近くまで局所的に導くようにすれば、より確実に三元触媒を機能させることが可能となる。
【００２１】
尚、ＮＯx吸着触媒に対し三元触媒の担持を部分的に留めているのは、ＮＯx吸着触媒の広範な領域に三元触媒を担持させた場合に、ＮＯx吸着触媒の吸着性能が低下してしまうことを考慮しているからであり、パティキュレートフィルタの前方部分に対し三元触媒の担持を部分的に留めているのは、パティキュレートフィルタの前方部分の広範な領域に三元触媒を担持させた場合に、炭化水素の酸化反応を助勢する酸化触媒の性能が低下してしまうことを考慮しているからである。
【００２２】
また、本発明においては、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段を備えることが好ましく、このようにすれば、燃料添加手段により排気ガス中に添加した燃料が直後のパティキュレートフィルタの前方部分における酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱がパティキュレートフィルタの後方部分に対し排気ガスを介さずに直接的に伝わり、パティキュレートフィルタの触媒床温度が効率良く上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。
【発明の効果】
【００２３】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２４】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、低排気温度条件で排気ガス中のＮＯxと炭化水素をＮＯx吸着触媒に同時吸着し且つその吸着したＮＯx中のＮＯ2を前記炭化水素の酸化生成物である亜酸化炭化水素と反応させて還元浄化することができ、しかも、還元浄化されずにＮＯx吸着触媒に残ったＮＯxを排気温度の高い運転状態を迎えた時に放出させて一部を直後のパティキュレートフィルタの前方部分における酸化触媒でＮＯ2とし、この新たに生成されたＮＯ2を亜酸化炭化水素と更に反応させて還元浄化することもできるので、排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両であっても、排気温度条件と無関係にパティキレートを捕集することが可能なパティキュレートフィルタと前記ＮＯx吸着触媒とを併用することでパティキュレートとＮＯxとの同時低減を実現することができる。
【００２５】
（ＩＩ）本発明の請求項２、３、４に記載の発明によれば、排気温度の高い運転状態を迎えることでＮＯx吸着触媒から放出された残余のＮＯxを、一緒に放出された炭化水素や排気ガス中のＣＯと反応させて還元浄化することができ、これにより炭化水素とＣＯも無害な水と炭酸ガスに酸化浄化することもできる。
【００２６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項５に記載の発明によれば、燃料添加手段により排気ガス中に燃料を添加して直後のパティキュレートフィルタの前方部分における酸化触媒で酸化反応させ、その反応熱をパティキュレートフィルタの後方部分に直接的に伝えて触媒床温度を効率良く上げ、パティキュレートフィルタの後方部分に捕集されたパティキュレートを燃やし尽くすことができるので、パティキュレートフィルタの確実な再生化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１はターボチャージャ２を搭載したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導いた吸気４が吸気管５を介し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４が更にインタクーラ６へと送られて冷却され、該インタクーラ６から図示しないインテークマニホールドへと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各シリンダに導入されるようにしてある。
【００２９】
また、このディーゼルエンジン１の各シリンダから排出された排気ガス７が排気マニホールド８を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス７が排気管９を介し車外へ排出されるようにしてある。
【００３０】
そして、この排気ガス７が流通する排気管９の途中に介装されたフィルタケース１０内には、前方部分に酸化触媒１１ａを一体構成した奥栓式のパティキュレートフィルタ１１が収容されており、その構造を模式的に示した図２により詳述すると、このパティキュレートフィルタ１１は、セラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路１２の入口が栓体１３により交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路１２については、その出口が栓体１４により目封じされるようになっており、各流路１２を区画する多孔質薄壁１５を透過してパティキュレートを捕集された排気ガス７のみが下流側へ排出されるようにしてあるが、入口側の栓体１３が入側端面から所要長さだけ流路１２奥側へ入り込んだ位置に配置され、その入口側の栓体１３の配置位置から入側端面までの前方部分に、炭化水素の酸化反応を助勢する機能を高めた酸化触媒１１ａ（図３参照）が担持されており、入口側の栓体１３の配置位置から出側端面までの後方部分には、捕集済みパティキュレートの酸化反応を助勢する機能を高めた酸化触媒１１ｂ（図３参照）が担持されるようになっている。
【００３１】
尚、一般的には、前方部分の酸化触媒１１ａの方が後方部分の酸化触媒１１ｂよりもＰｔやＰｄ等の活性種の量を多くしたものとなるのが通常であるが、パティキュレートフィルタ１１全体に一様の酸化触媒を担持させるようにしても良い。
【００３２】
また、図１に示されている通り、フィルタケース１０内におけるパティキュレートフィルタ１１の前段には、低排気温度条件で排気ガス７中のＮＯxと炭化水素を同時吸着し且つその吸着したＮＯx中のＮＯ2を前記炭化水素の酸化生成物である亜酸化炭化水素と反応させて還元浄化するＮＯx吸着触媒１６が装備されている。
【００３３】
尚、ここで言うＮＯx吸着触媒１６とは、先の背景技術の説明で述べたところのＮＯx吸蔵還元触媒（排気空燃比がリーンの時に排気ガス７中のＮＯxを酸化して硝酸塩の状態で一時的に吸蔵し且つ排気ガス７中のＯ2濃度が低下した時に未燃の炭化水素やＣＯ等の介在によりＮＯxを分解放出して還元浄化する性質を持つもの）とは全く異なるものであり（特許文献１で述べられている「ＮＯx吸着触媒」の実体はＮＯx吸蔵還元触媒である）、図４に一部を切り欠いて概略的に示す如く、排気ガス７中のＮＯxや炭化水素を物理的に吸着する能力に優れたゼオライトから成るフロースルー型のハニカム構造となっている。
【００３４】
ゼオライトはアルミノケイ酸塩質の多孔性結晶材料であり、結晶中に均一な分子レベルの細孔を規則正しく配向して備えていることを特徴とし、この細孔を通じて各種の分子を空洞又は孔路内に吸着する性質を備えており、このような性質以外にも、細孔が均一であることに基づく分子ふるい作用を持つ性質（細孔の孔径より小さい分子しか吸着しない）、結晶構造中のカチオンの作用により極性物質を強く吸着する性質、触媒作用を持つ性質も兼ね備えている。
【００３５】
また、この種のゼオライトは、その骨格構造の型に基づき多種類に分類されるが、低排気温度条件下で細孔内へＮＯxと炭化水素を吸着する能力と、吸着した炭化水素を低排気温度条件下で緩慢に排気ガス中の酸素と反応させて亜酸化炭化水素とする能力と、高耐熱性、高耐久性とに優れたものを適宜に選定すれば良く、同様の性質を備えたゼオライト類縁化合物の中から選定することも可能である。
【００３６】
更に、特に本形態例においては、このようなＮＯx吸着触媒１６に、三元触媒１７を粒状に散在せしめると共に、ＮＯx吸着触媒１６の出側端面付近の所要範囲に三元触媒１７を担持せしめた構成を採用している。
【００３７】
ここで、ＮＯx吸着触媒１６に対し三元触媒１７の担持を部分的に留めているのは、ＮＯx吸着触媒１６の広範な領域に三元触媒１７を担持させた場合に、ＮＯx吸着触媒１６の吸着性能が低下してしまうことを考慮しているからである。
【００３８】
また、本形態例では、パティキュレートフィルタ１１の強制再生を行う必要が生じた際に、ディーゼルエンジン１の各シリンダに燃料を噴射する燃料噴射装置１８（図１参照）の燃料噴射制御が通常モードから再生モードに切り替わり、圧縮上死点（クランク角０゜）付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミング（開始時期がクランク角９０゜〜１２０゜の範囲）でポスト噴射が実行されるようになっている。
【００３９】
つまり、このようにメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射が行われると、このポスト噴射により排気ガス７中に未燃の燃料（主として炭化水素）が添加されることになり、この未燃の燃料により生じた炭化水素（ＨＣガス）が排気ガス７と共にディーゼルエンジン１から排出されることになる。
【００４０】
尚、この際に、メイン噴射の燃料の一部をメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射として振り分け、若干遅めのタイミングで燃焼せしめることによりディーゼルエンジン１の熱効率を下げ、燃料の発熱量のうちの動力に利用されない熱量を増やして排気温度を積極的に上げるようにしても良い。
【００４１】
また、本形態例においては、排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両を対象とし、低排気温度条件下でのパティキュレートとＮＯxの同時低減化を図ることを中心に説明しているため、中・高負荷の排気温度の高い運転状態におけるＮＯx対策についての詳細な説明を割愛しているが、中・高負荷の排気温度の高い運転状態にあっては、排気側から排気ガス７の一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガス７で各シリンダ内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯx（窒素酸化物）の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を実行してＮＯxの低減化を図るようにすれば良い。
【００４２】
而して、このように排気浄化装置を構成すれば、排気温度が低い運転状態で排気ガス７中のＮＯxと炭化水素がＮＯx吸着触媒１６に同時吸着され、その吸着された炭化水素が低排気温度条件下で緩慢に排気ガス７中の酸素と反応して亜酸化炭化水素となり（排気温度が高い条件下では炭化水素が燃焼してしまう）、前記ＮＯx吸着触媒１６に吸着されているＮＯx中のＮＯ2が前記亜酸化炭化水素と反応して還元浄化される。
【００４３】
また、吸着中に炭化水素の亜酸化炭化水素への酸化反応熱に助勢されてＮＯからＮＯ2への酸化反応も局部的に促されるため、吸着中に新たにＮＯからＮＯ2となったものも亜酸化炭化水素と反応して還元浄化されることになり、ＮＯx吸着触媒１６に吸着されたＮＯxのうちの約３０％程度が還元浄化されて低減される。
【００４４】
即ち、排気温度が低い運転状態にあっては、炭化水素の濃度が相対的に高い状態となっているため、ＮＯx吸着触媒１６にはＮＯxだけでなく炭化水素も一緒に吸着されることになり、しかも、排気ガス７の流量やＮＯx濃度が共に低い状態となっているため、前述の如き緩慢な反応を主体としたＮＯxの還元浄化作用でも有効なＮＯx低減効果が得られることになる。
【００４５】
他方、亜酸化炭化水素により還元浄化されないままＮＯx吸着触媒１６に残るＮＯxは、停止状態から加速発進するような排気温度の高い運転状態を迎えることで放出されることになるが、そのＮＯx吸着触媒１６から放出された残余のＮＯxが、一緒に放出された炭化水素や排気ガス７中のＣＯと三元触媒１７を介して反応し、ＮＯxの酸素が炭化水素やＣＯの酸化に使用されてＮＯxが窒素に還元され、炭化水素とＣＯは酸化反応により無害な水と炭酸ガスとなる。
【００４６】
尚、この種の三元触媒１７は、少なくともλ１．１以下程度の空気過剰率の極めて低い雰囲気下でないと有効に機能しないため、一般的にはガソリンエンジン（ガソリンエンジンの排気ガス７は空気過剰率が低い）にしか適用されてこなかったが、本形態例のように、排気ガス７の発生源である内燃機関がディーゼルエンジン１（ディーゼルエンジン１の排気ガス７は空気過剰率が高い）であったとしても、近年におけるディーゼルエンジン１は厳しい排気ガス７規制に対応するべく多量の排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を行うようになってきているため、ディーゼルエンジン１の排気ガス７の空気過剰率はガソリンエンジンに近づいてきている。
【００４７】
しかも、ここで想定されているような停止状態から加速発進して排気温度の高い運転状態を迎えるケースでは、ＥＧＲ過多の状況に近づいて低λ状態になり易いため、ディーゼルエンジン１にも適用し得る余地が十分にあり、例えば、必要に応じて三元触媒１７にセリア等のＯ2ストレージ剤を一緒に担持させてλ１．０近くまで局所的に導くようにすれば、より確実に三元触媒１７を機能させることが可能となる。
【００４８】
また、排気温度の高い運転状態でＮＯx吸着触媒１６から放出されたＮＯxの一部が直後のパティキュレートフィルタ１１の前方部分における酸化触媒１１ａで酸化されてＮＯ2となるので、ここで新たに生成されたＮＯ2が前記ＮＯx吸着触媒１６から残余のＮＯxと共に放出された亜酸化炭化水素と更に反応して還元浄化される反応も併存することになる。
【００４９】
更に、直後のパティキュレートフィルタ１１においては、排気温度条件と無関係にパティキレートが捕集されていくため、パティキュレートとＮＯxの同時低減化が図られることになる。
【００５０】
そして、パティキュレートフィルタ１１の強制再生を行う必要が生じた際には、燃料噴射装置１８の燃料噴射制御を通常モードから再生モードに切り替え、ポスト噴射を実行することで燃料添加を行えば良く、このようにすれば、排気ガス７中に添加された燃料が直後のパティキュレートフィルタ１１の前方部分における酸化触媒１１ａを通過する間に酸化反応し、その反応熱がパティキュレートフィルタ１１の後方部分に対し排気ガス７を介さずに直接的に伝わり、パティキュレートフィルタ１１の触媒床温度が効率良く上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタ１１の再生化が図られることになる。
【００５１】
従って、上記形態例によれば、低排気温度条件で排気ガス７中のＮＯxと炭化水素をＮＯx吸着触媒１６に同時吸着し且つその吸着したＮＯx中のＮＯ2を前記炭化水素の酸化生成物である亜酸化炭化水素と反応させて還元浄化することができ、しかも、還元浄化されずにＮＯx吸着触媒１６に残ったＮＯxを排気温度の高い運転状態を迎えた時に放出させ、一緒に放出された炭化水素や排気ガス中のＣＯと三元触媒を介し反応させて還元浄化し且つ炭化水素とＣＯも無害な水と炭酸ガスに酸化浄化することができ、更には、ＮＯx吸着触媒１６から放出されたＮＯxの一部を直後のパティキュレートフィルタ１１の前方部分における酸化触媒１１ａでＮＯ2とし、この新たに生成されたＮＯ2を亜酸化炭化水素と更に反応させて還元浄化することもできるので、排気温度の低い運転状態が長く続くような運行形態の車両であっても、排気温度条件と無関係にパティキレートを捕集することが可能なパティキュレートフィルタ１１と前記ＮＯx吸着触媒１６とを併用することでパティキュレートとＮＯxとの同時低減を実現することができる。
【００５２】
また、燃料噴射装置１８によるポスト噴射で排気ガス７中に燃料を添加して直後のパティキュレートフィルタ１１の前方部分における酸化触媒１１ａで酸化反応させ、その反応熱をパティキュレートフィルタ１１の後方部分に直接的に伝えて触媒床温度を効率良く上げ、パティキュレートフィルタ１１の後方部分に捕集されたパティキュレートを燃やし尽くすことができるので、パティキュレートフィルタ１１の確実な再生化を図ることができる。
【００５３】
図５は本発明の別の形態例を示すもので、パティキュレートフィルタ１１の入側端面付近の所要範囲に三元触媒１７を担持せしめた場合を例示しており、このようにした場合でも、排気温度の高い運転状態を迎えることでＮＯx吸着触媒１６から放出された残余のＮＯxを、一緒に放出された炭化水素や排気ガス中のＣＯと三元触媒１７を介して反応させ、ＮＯxの酸素を炭化水素やＣＯの酸化に使用してＮＯxを窒素に還元浄化すると共に、炭化水素とＣＯを無害な水と炭酸ガスとに酸化浄化することができる。
【００５４】
ここで、パティキュレートフィルタ１１の前方部分に対し三元触媒１７の担持を部分的に留めているのは、パティキュレートフィルタ１１の前方部分の広範な領域に三元触媒１７を担持させた場合に、炭化水素の酸化反応を助勢する酸化触媒１１ａの性能が低下してしまうことを考慮しているからである。
【００５５】
また、本形態例において、パティキュレートフィルタ１１の入側端面付近の所要範囲に三元触媒１７を担持せしめるにあたり、先の図１〜図４の形態例でＮＯx吸着触媒１６に粒状に散在していた三元触媒１７や、ＮＯx吸着触媒１６の出側端面付近の所要範囲に担持されていた三元触媒１７を不要とすることもできるが、これらを適宜に組み合わせてＮＯx吸着触媒１６側とパティキュレートフィルタ１１側の両方に三元触媒１７を併用することも可能である。
【００５６】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、先の形態例においては、排気ガス中に燃料を添加する燃料添加手段として、燃料のメイン噴射に続いて非着火のタイミングでポスト噴射を追加することで排気ガス中に燃料を添加する場合を例示しているが、メイン噴射自体の噴射時期を通常より遅らせることで排気ガス中に燃料の未燃分を多く残して燃料添加とすることも可能であり、また、排気管の上流側にインジェクタを別途装備して排気管内に燃料を直噴することも可能であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のパティキュレートフィルタの構造を模式的に示す断面図である。
【図３】図１のパティキュレートフィルタの斜視図である。
【図４】図１のＮＯx吸着触媒の詳細を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図５】本発明の別の形態例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
９  排気管
１１  パティキュレートフィルタ
１１ａ  酸化触媒
１２  流路
１３  入口側の栓体
１６  ＮＯx吸着触媒
１７  三元触媒
１８  燃料噴射装置（燃料添加手段）
【図１】
2007291980.tif 000003
【図２】
2007291980.tif 000004
【図３】
2007291980.tif 000005
【図４】
2007291980.tif 000006
【図５】
2007291980.tif 000007